本发明属于化学电池领域，尤其涉及一种复合物、制备方法及其在锂电池电解液中的应用。
背景技术：
锂离子电池具有高工作电压、高比能量和比功率、自放电小、无记忆效应、循环稳定性好和绿色环保等优点，被广泛应用于移动电子设备、电动汽车、储能电站等电池市场，并在逐渐占领储能电源市场的主导地位。随着电动汽车的快速发展及储能方面的需求，对锂离子电池的安全性和能量密度也提出了更高的要求。然而，锂电池在使用过程中也存在一系列的问题，比如充电电压超过4.5v后，电池会严重恶化；电池性能受温度影响较大，限制了锂离子电池的应用；而且，近年来手机电池爆炸、电动汽车电池起火爆炸的案例频发，也令锂离子电池的安全性问题日益凸显。引起这些问题的最主要原因是电池在高温高压条件下，电解液与电极发生反应产生气体，引起电池胀气，破坏电极材料结构，影响材料性能，以及产生枝晶，造成内部短路，从而发生爆炸。由此可见，电解液是锂离子电池的重要组成部分，直接影响着电池的电化学性能和安全性能。现有技术中，商业化的锂离子电池电解液使用的都是碳酸酯类有机溶剂，主要包括：碳酸乙烯酯(ec)、碳酸丙烯脂(pc)、碳酸二乙酯(dec)、碳酸二甲酯(dmc)以及碳酸亚乙烯酯(vc)等。它们有着介电常数高、黏度低、价格低廉等优点，是当前商业锂离子电池电解液的主要溶剂，但是其耐电压性能不佳、温度耐受性差、易燃易爆的问题日益凸显，严重影响着锂离子电池的使用性能和安全性。因此，研发出一种复合物、制备方法及其在锂电池电解液中的应用，用于解决现有技术中，锂离子电池存在着耐电压性能不佳、温度耐受性差、易燃易爆的技术缺陷，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。技术实现要素：有鉴于此，本发明提供了一种复合物、制备方法及其在锂电池电解液中的应用，用于解决现有技术中，锂离子电池存在着耐电压性能不佳、温度耐受性差、易燃易爆的技术缺陷。本发明提供了一种复合物，所述复合物的原料包括：电解质锂盐、醚基官能化吡咯烷类离子液体以及非水有机溶剂；所述醚基官能化吡咯烷类离子液体由阳离子和阴离子组成，所述阴离子选自：四氟硼酸阴离子、六氟磷酸阴离子、二(三氟甲基磺酰)亚胺阴离子以及二(氟代磺酰亚胺)阴离子中的任意一种，所述阳离子为醚基官能化的吡咯烷基阳离子。优选地，所述阳离子的结构式为：其中，r1为h或烷基，r2为h或烷基，r3为h或烷基。优选地，所述r1为—ch3，r2为—ch2ch3，r1为—ch2ch3。优选地，所述复合物中，电解质锂盐的浓度为0.1～0.2mol/l。优选地，所述复合物中，醚基官能化吡咯烷类离子液体的体积百分含量为50％～90％。优选地，所述复合物中，非水有机溶剂的体积百分含量为1％～50％。优选地，所述电解质锂盐选自：libf4、lipf6、litfsi以及lifsi中的任意一种或多种；所述非水有机溶剂选自：碳酸酯、亚硫酸酯、羧酸酯以及氟代碳酸酯中的任意一种或多种。本发明还提供了一种包括以上任意一项所述的复合物的制备方法，所述制备方法为：醚基官能化吡咯烷类离子液体和电解质锂盐真空干燥后，在惰性气体的保护下，与非水有机溶剂混合，得产品。优选地，所述真空干燥的温度为80℃～120℃。优选地，所述真空干燥的时间为16～48h。本发明还提供了一种包括以上任意一项所述的复合物或以上任意一项所述的制备方法得到的产品在锂电池电解液中的应用。综上所述，本发明提供了一种复合物，所述复合物的原料包括：电解质锂盐、醚基官能化吡咯烷类离子液体以及非水有机溶剂；所述醚基官能化吡咯烷类离子液体由阳离子和阴离子组成，所述阴离子选自：四氟硼酸阴离子、六氟磷酸阴离子、二(三氟甲基磺酰)亚胺阴离子以及二(氟代磺酰亚胺)阴离子中的任意一种，所述阳离子为醚基官能化的吡咯烷基阳离子。本发明还提供了一种上述复合物的制备方法，本发明还提供了一种上述复合物或上述制备方法得到的产品在锂电池电解液中的应用。本发明提供的技术方案中，复合物与现有含有机溶剂的电解液相比，闪点高，不易燃，安全性能高；同时，经实验测定可得，具有良好的耐电压性能。本发明提供的一种复合物、制备方法及其在锂电池电解液中的应用，解决了现有技术中，锂离子电池存在着耐电压性能不佳、温度耐受性差、易燃易爆的技术缺陷。具体实施方式本发明实施例提供了一种复合物、制备方法及其在锂电池电解液中的应用，用于解决现有技术中，锂离子电池存在着耐电压性能不佳、温度耐受性差、易燃易爆的技术缺陷。下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。为了更详细说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种复合物、制备方法及其在锂电池电解液中的应用，进行具体地描述。实施例1本实施例为制备电解液产品1的具体实施例。本实施例中，醚基官能化吡咯烷类离子液体1为1-甲基-1-乙基乙醚吡咯烷二(三氟甲基磺酰)亚胺盐，阴离子1为二(三氟甲基磺酰)亚胺阴离子，阳离子1为1-甲基-1-乙基乙醚吡咯烷阳离子。其中，醚基官能化吡咯烷类离子液体1的制备方法为：称取1-甲基吡咯烷4g，溴乙基乙基醚7.5g，溶于乙腈中，油浴加热，反应不超过24h。反应结束后旋除乙腈，得到1-甲基-1-乙基乙醚吡咯烷溴盐。再将1-甲基-1-乙基乙醚吡咯烷溴盐与litfsi以1：1.1的摩尔比例溶解在40ml超纯水中，室温搅拌4h，分离离子液体相和水相，将离子液体相以超纯水洗涤五次，加入乙酸乙酯，再加入活性炭、活性氧化铝纯化，旋除乙酸乙酯，将液体95℃真空干燥48h除水，得到1-甲基1-乙基乙醚吡咯烷二(三氟甲基磺酰)亚胺盐。10ml醚基官能化吡咯烷类离子液体1、0.01mol电解质锂盐1分别于90℃、48h的条件下真空干燥后，在无水无氧充满氮气的手套箱中，与2.5ml非水有机溶剂1混合，搅拌均匀，得产品1。其中，电解质锂盐1为litfsi，非水有机溶剂1为碳酸二甲酯。实施例2本实施例为制备电解液产品2的具体实施例。本实施例中，醚基官能化吡咯烷类离子液体2为1-甲基-1-乙基乙醚吡咯烷四氟硼酸盐，阴离子2为四氟硼酸阴离子，阳离子2为1-甲基-1-乙基乙醚吡咯烷阳离子。其中，醚基官能化吡咯烷类离子液体2的制备方法为：称取1-甲基吡咯烷3g，溴乙基乙基醚5.5g，溶于乙腈中，油浴加热，反应不超过24h。反应结束后旋除乙腈，得到1-甲基-1-乙基乙醚吡咯烷溴盐。再将1-甲基-1-乙基乙醚吡咯烷溴盐与libf4以1：1.1的摩尔比例溶解在40ml超纯水中，室温搅拌4h，分离离子液体相和水相，将离子液体相以超纯水洗涤五次，加入乙酸乙酯，再加入活性炭、活性氧化铝纯化，旋除乙酸乙酯，将液体95℃真空干燥48h除水，得到1-甲基1-乙基乙醚吡咯烷四氟硼酸盐。10ml醚基官能化吡咯烷类离子液体2、0.01mol电解质锂盐2分别于90℃、48h的条件下真空干燥后，在无水无氧充满氮气的手套箱中，与0.53ml非水有机溶剂2混合，搅拌均匀，得产品2。其中，电解质锂盐2为libf4，非水有机溶剂2为碳酸丙烯酯。实施例3本实施例为制备电解液产品3的具体实施例。本实施例中，醚基官能化吡咯烷类离子液体3为1-甲基-1-乙基乙醚吡咯烷二(氟代磺酰亚胺)盐，阴离子3为二(氟代磺酰亚胺)阴离子，阳离子3为1-甲基-1-乙基乙醚吡咯烷阳离子。其中，醚基官能化吡咯烷类离子液体3的制备方法为：称取1-甲基吡咯烷6g，溴乙基乙基醚11g，溶于乙腈中，油浴加热，反应不超过24h。反应结束后旋除乙腈，得到1-甲基-1-乙基乙醚吡咯烷溴盐。再将1-甲基-1-乙基乙醚吡咯烷溴盐与lifsi以1：1.1的摩尔比例溶解在40ml超纯水中，室温搅拌4h，分离离子液体相和水相，将离子液体相以超纯水洗涤五次，加入乙酸乙酯，再加入活性炭、活性氧化铝纯化，旋除乙酸乙酯，将液体95℃真空干燥48h除水，得到1-甲基-1-乙基乙醚吡咯烷二(氟代磺酰亚胺)盐。10ml醚基官能化吡咯烷类离子液体3、0.01mol电解质锂盐3分别于90℃、48h的条件下真空干燥后，在无水无氧充满氮气的手套箱中，与4.3ml非水有机溶剂3混合，搅拌均匀，得产品3。其中，电解质锂盐3为lifsi，非水有机溶剂3为碳酸甲乙酯。实施例4本实施例为制备电解液产品4的具体实施例。本实施例中，醚基官能化吡咯烷类离子液体4为1-甲基-1-甲氧基乙基吡咯烷四氟硼酸盐，阴离子4为四氟硼酸阴离子，阳离子4为1-甲基-1-甲氧基乙基吡咯烷阳离子。其中，醚基官能化吡咯烷类离子液体4的制备方法为：称取1-甲基吡咯烷12g，溴甲基乙基醚21g，溶于乙腈中，油浴加热，反应不超过24h。反应结束后旋除乙腈，得到1-甲基-1-甲氧基乙基吡咯烷溴盐。再将1-甲基-1-甲氧基乙基吡咯烷溴盐与libf4以1：1.1的摩尔比例溶解在40ml超纯水中，室温搅拌4h，分离离子液体相和水相，将离子液体相以超纯水洗涤五次，加入乙酸乙酯，再加入活性炭、活性氧化铝纯化，旋除乙酸乙酯，将液体95℃真空干燥48h除水，得到1-甲基-1-甲氧基乙基吡咯烷四氟硼酸盐。10ml醚基官能化吡咯烷类离子液体4、0.01mol电解质锂盐4分别于90℃、48h的条件下真空干燥后，在无水无氧充满氮气的手套箱中，与6.7ml非水有机溶剂4混合，搅拌均匀，得产品4。其中，电解质锂盐4为libf4，非水有机溶剂4为γ-丁内酯。实施例5将上述实施例1～4所得锂离子电池电解液做可燃性测试。以直径5mm的玻璃纤维片分别浸润上述例1～4电解液，置于点火源下2s，随即移走，观察是否可燃，若可燃则记录自熄时间(即纤维片从离开点火源到火焰熄灭所用的时间)，所得结果请参阅表1。表1电解液自熄时间/s例10例22例31例40实施例6本实施例为用实施例1～4制得的电解液产品1～4组装电池，并测试电池充放电性能的具体实施例。取0.2g磷酸铁锂、0.025g乙炔黑和0.5g质量分数5％的pvdf/nmp混合溶液，在研钵中研磨不少于20分钟，使制备成浆料，然后在铝箔上进行涂覆，60℃干燥4小时，再进行辊轧，用切片机将极片切成直径为13mm的圆片，在120℃真空干燥6h后放入手套箱中待用。使用上述磷酸铁锂极片，与金属锂做半电池，制备的上述实施例1～4的离子液体电解液分别作为所述电池电解液，测试电池的充放电性能，充电截止电压为4.2v，放电截止电压为2.8v，使用0.1c的倍率进行充放电测试(1c＝170ma·g-1)，测试结果请参阅表2。表2综上所述，本发明提供了一种复合物，所述复合物的原料包括：电解质锂盐、醚基官能化吡咯烷类离子液体以及非水有机溶剂；所述醚基官能化吡咯烷类离子液体由阳离子和阴离子组成，所述阴离子选自：四氟硼酸阴离子、六氟磷酸阴离子、二(三氟甲基磺酰)亚胺阴离子以及二(氟代磺酰亚胺)阴离子中的任意一种，所述阳离子为醚基官能化的吡咯烷基阳离子。本发明还提供了一种上述复合物的制备方法，本发明还提供了一种上述复合物或上述制备方法得到的产品在锂电池电解液中的应用。本发明提供的技术方案中，复合物与现有含有机溶剂的电解液相比，闪点高，不易燃，安全性能高；同时，经实验测定可得，具有良好的耐电压性能。本发明提供的一种复合物、制备方法及其在锂电池电解液中的应用，解决了现有技术中，锂离子电池存在着耐电压性能不佳、温度耐受性差、易燃易爆的技术缺陷。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。当前第1页12